BAB III PERANCANGAN SISTEM Bab ini menguraikan perancangan perangkat keras dan perangkat lunak luna untuk membangun mesin pengelasan dan pemotongan kantong plastik berbasis pneumatik dengan mikrokontroler yang ditunjukkan oleh Gambar 3.1. Perancangan perangkat keras meliputi mekanik dan elektronik, sedangkan perancangan perangkat lunak berupa baris-baris baris baris program yang diunduhkan pada mikrokontroler. 3.1.
Perancangan Mekanik Perancangan mekanik terdiri dari 4 bagian yaitu rol belakang, bagian pengelasan plastik, rol depan, dan bagian pemotongan plastik. Bagian rol menggunakan motor stepper sebagai penggeraknya sedangkan untuk
pengelasan
dan
pemotongan
plastik
menggunakan
sistem
pneumatik. Mekanik yang telah dibuat ditunjukkan Gambar 3.1. 3. Cara kerja dari mekanik tersebut adalah sebagai berikut.
Gambar 3. 3.1 Mekanik Mesin Las dan Potong Kantong Plastik Secara Keseluruhan
11
3.1.1. Rol Belakang Gulungan plastik yang belum dilas dan dipotong akan ditarik oleh rol belakang. Mekanik rol belakang yang dibuat ditunjukkan Gambar 3.2. Untuk rol itu sendiri dibuat dari bahan karet keras dengan panjang 42 cm sebanyak 2 buah dengan menggunakan penggerak motor 1 or stepper dengan jenis 1,8 derajat rajat/step.
Gambar 3.2.. Mekanik Rol Belakang
3.1.2. Pengelasan Plastik Dari rol belakang, plastik akan masuk ke dalam proses pengelasan. pengelasan Untuk bagian pengelasan ini menggunakan sebuah pelat besi dengan panjang 30 cm dan tebal 1 cm. Sedangkan d
12
untuk menggerakkan pelat besi tersebut menggu menggunakan sistem pneumatik dengan 1 buah tabung aktuator, yang berfungsi mengangkat dan menurunkan pelat lat besi tersebut dan kerjanya diatur oleh sebuah solenoid valve dengan jenis 5/2. Untuk lebih jelasnya stik dapat dilihat bagian – bagian dari mekanik las plastik jela pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3. Mekanik Pengelasan Plastik
3.1.3. Rol Depan Setelah selesai dari proses pengelasan,, plastik akan ditarik oleh rol depan yang nantinya akan masuk ke dalam proses selanjutnya yaitu pemotongan plastik. Untuk mekanik pada rol depan ini secara prinsip kerjanya kerjanya sama dengan rol belakang
13
yaitu yait menggunakan 2 buah rol yang terbuat dari karet keras dengan panjang 42 cm dan juga sama menggunakan penggerak dengan 1 buah buah motor stepper dengan jenis 11,8 derajat/step. jelasnya dapat dilihat pada Gambar ambar 3.4 dibawah ini. Untuk lebih le
Gambar 3.4. Mekanik Rol Depan Depan.
3.1.4. Pemotong Plastik Setelah plastik ditarik oleh rol depan selanjutnya plastik akan masuk pada proses pemotongan. Bagian mekanik pada p ini terdiri dari sebuah pisau yang diberi proses pemotongan elemen pemanas yang bertujuan untuk memotong plastik, sedangkan untuk penggerak terdiri dari 2 buak tabung aktuator yang berfungsi untuk mengangkat dan penurunkan pisau, 14
sedangkan kerja dari kedua tabung aktuator tersebut diatur oleh sebuah solenoid valve jenis 5/2.
Gambar 3.5. Mekanik Pemotongan an Plastik
3.1.5. Perbandingan Gear Pada perancangan skripsi ini perbandingan jumlah putaran gear yang digunakan 1 : 2,4 yaitu 1 putaran gear besar sama dengan 2,4 putaran gear kecil yang dapat dilihat pada Gambar 3.6.. Perbandingan ini digunakan untuk menentukan menentu panjang plastik yang akan masuk dalam proses pengelasan penge maupun pada skripsi ini sudah ditentukan yaitu mesin akan pem pemotongan memotong plastik sepanjang 30 cm dengan cara sebagai berikut. berikut
15
Diameter gear besar = 3,6cm maka jari-jarinya adalah 1,8cm Keliling = 2 π r = 11,3cm = 3600 = 1 putaran 1 11,3
=
=
30 30 11,3
= 2,65 putaran gear besar Atau 360˚ x = 11,3cm 30 cm x = 360˚ ×
30 cm 11,3 cm
= 954˚ putaran gear besar Untuk plastik dengan panjang 30 cm maka dibutuhkan 2, 65 atau 954˚ putaran gear besar dengan perbandingan gear 1 : 2,4 1 2,65 = 2,4 n n (jumlah putaran gear kecil) = 2,65 × 2,4 = 6,36 6,36 x 360˚ = 2289,6˚ untuk motor stepper sendiri 1 phasa adalah 4 langkah dengan 1,80 tiap langkahnya maka 2289,6˚ = 1272 langkah 1,8˚
16
dikarenakan 1 phasa ada 4 maka : 1272 = 318 phasa 4 Jadi jumlah phasa yang dibutuhkan gear keecil untuk panjang potongan plastik 30 cm maka motor stepper akan berputar sebanyak 318 phasa.
igunakan pada Rol Gambar 3.6. Perbandingan Gear yang Digunakan Plastik
3.2.
Perancangan Elektronik Perancangan bagian elektronik ini terdiri dari driver motor, sensor rupter, board mikrokontroler, dan termokontrol. opto interrupter
17
3.2.1. Driver Motor Stepper Motor stepper membutuhkan arus yang cukup besar untuk dapat berputar. Arus yang dihasilkan mikrokontroler sebagai pengendali tidak cukup besar untuk dapat mengendalikan motor stepper secara langsng sehingga dibutuhkan driver motor untuk menanggulangi hal tersebut. Untai driver motor stepper yang digunakan ditunjukkan Gambar 3.7. Komponen utama penyusun driver motor ini adalah MOSFET IRF640 yang diatur bekerja sebagai saklar. MOSFET IRF640 dipilih karena memiliki kemampuan penyaklaran yang cepat dan mampu mengalirkan arus yang cukup besar (Max 18A). Selain itu juga memiliki RDSON yang kecil (180mΩ) sehingga menghasilkan tegangan jatuh yang kecil ketika kondisi ON. Ketika MOSFET ON, arus akan mengalir dari catu daya (Vcc) ke ground melewati motor stepper dan MOSFET. Kondisi ini akan mengakibatkan motor stepper bergerak. Ketika MOSFET OFF, tidak ada arus yang mengalir melewati motor stepper sehingga motor tidak bergerak. 5V
5V
R2 1k R1 1k Mikro A
Q1 BC546A
R5 1k
Q2 IRF640 R6 1k Mikro A'
5V
Q5 IRF640
Q6 BC546A
A A' B
5V
5V R3 1k R4 1k Mikro B
B'
Q4 BC546A
Q3 IRF640 Mikro B'
R8 1k R7 1k
Q8 IRF640
Q7 BC546A
Gambar 3.7. Untai Driver Motor Stepper.
18
Stepper 1 A C1 2 3 4
B
C2
3.2.2. Sensor Opto Interrupter Sensor opto interrupter merupakan sensor yang tersusun dari infrared light emitting diode (IRED) dan phototransistor yang ditunjukkan Gambar 3.10. IRED akan memancarkan cahaya ketika dibias maju. Apabila ruang di antara IRED dan phototransistor tidak dihalangi, cahaya tersebut akan diterima phototransistor dan akan membuat phototransitor saturasi (ON). Apabila ruang antara IRED dan phototransistor dihalangi, phototransistor tidak dapat menerima cahaya yang dipancarkan IRED dan akan membuat phototransistor cut-off (OFF).
Gambar 3.8. (a) Bagian penyusun sensor opto interrupter (b) Sensor opto interrupter ITR9608-F (c) Untai sensor opto interrupter.
Pada skripsi ini jenis sensor opto interrupter yang digunakan adalah tipe ITR9608-F yang diproduksi oleh Everlight yang ditunjukkan Gambar 3.8(b). Untai yang digunakan ditunjukkan Gambar 3.8(c). Untuk mebuat IRED ITR9608-F memancarkan cahaya dibutuhkan arus maju sebesar 20 mA dengan tegangan jatuh IRED adalah 1,2 V. Dengan
19
mempertimbangkan hal tersebut yang diperoleh dari data sheet maka ditambahkan resistor 150 Ω pada kaki anoda IRED dengan perhitungan sebagai berikut :
=
5 − 1.2 3.8 = 20 20
= 190 Ω ≈ 150 Ω Arus kolektor (Ic) yang dibutuhkan untuk membuat photo transistor ITR9608-F saturasi adalah 2mA. Tegangan jatuh photo transistor (VCE) ketika kondisi saturasi adalah 0,4V. Dengan mempertimbangkan hal tersebut maka ditambahkan resistor 2k2 Ω pada kaki kolektor photo transistor dengan perhitungan sebagai berikut :
=
5 − 0.4 4.6 = 2 2
= 2300 Ω ≈ 2200 Ω Dengan penjelasan-penjelasan di atas maka dapat diketahui bahwa keluaran sensor opto interrupter (O1_mikro) akan bernilai 5V saat sensor tidak dihalangi dan akan bernilai 0V saat sensor dihalangi. Keluaran ini selanjutnya dihubungkan pada pin masukan mikrokontroler untuk diolah melalui program.
20
Gambar 3.9. Letak Sensor dan Pemasangan S Sensor Opto Interrupter Sensor opto interupter ini berfungsi untuk mendeteksi jika pada saat proses produksi tiba – tiba gulungan plastik putus saat proses produksi berlangsung. Plastik yang bergerak akan menahan penghalang sensor yang menandakan plastik tidak putus, saat terjadi plastik putus penghalang penghalang akan menutupi sensor yang membuat opto interupter cut-off sehingga sinyal keluaran sensor dikirimkan pada mikrokontroler yang kemudian stepper), motor rol akan memerintahkan motor rol depan (motor stepper) belakang dan juga sistem pneumatik untuk berhenti.
3.2.3. Mikrokontroler Pada
skripsi
ini,
mikrokontroler
berfungsi
untuk
mengendalikan kinerja sistem mesin las dan pemotong kantong plastik , yaitu sebagai pengendali driver motor stepper, drive driver pneumatik pneumati dan sensor-sensor pendeteksi. Mikrokontroler yang 21
digunakan
adalah
mikrokontroler
ATMega32.
Untai
mikrokontroler yang digunakan ditunjukkan Gambar 3.12. Masukan dari sensor-sensor disambungkan pada PORT D0 dan D1, sedangkan keluaran untuk mengendalikan driver motor stepper (A, A’, B dan B’) disambungkan pada PORT B0 sampai dengan B7. Pengaturan PORT-PORT tersebut dikendalikan melalui program perangkat lunak yang diunduhkan pada mikrokontroler.
Gambar 3.10. Untai Mikrokontroler ATMega32 3.2.4. Termokontrol Pada skripsi ini untuk mengontrol pemanas pada las dan potong plastik digunakan 2 buah termokontrol yaitu Han Young dengan tipe HY-2000 dan TEW type IL-70 yang dapat
22
menghasilkan panas hingga 400°C. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.11.
Gambar 3.11. Termokontrol
3.3.
Diagram Alir Sistem Mesin las dan potong kantong plastik berbasis pneumatic yang dibuat dikendalikan oleh mikrokontroler dengan mengeksekusi baris-baris program yang telah diunduhkan pada mikrokontroler tersebut. Pada tugas akhir ini digunakan perangkat lunak code vision AVR yang memanfaatkan bahasa C untuk menuliskan baris-baris program yang akan diunduhkan pada mirkokontroler tersebut. Diagram alir sistem saat ini ditunjukkan Gambar 3.12. Sesat setelah dihidupkan, mikrokontroler akan mulai menginisialisasi sistem yang digunakan, yaitu menginisialisasi konfigurasi port yang digunakan. Mikrokontroler kemudian memerintahkan motor stepper pada rol plastik berputar sebanyak 318 phasa bila belum tercapai 318 phasa motor akan terus berbutar hingga terpenuhi, setelah tercapai motor akan berhenti dan pneumatik akan hidup kemudian akan mendorong torak pneumatik pada
23
las dan diberikan delay untuk torak turun selama 300 ms kemudian pneumatik akan berhenti. Setelah itu akan dicek plastiknya masih ada apa putus jika masih ada akan diulang lagi degan motor stepper berputar sebanyak 318 phasa dan jika plastik putus maka mikrokontroler akan diperintahkan untuk mematikan pneumatik dan motor stepper serta menyalakan buzzer. dengan demikian proses telah selesai.
Gambar 3.12. Diagram Alir Sistem Mesin
24
